Forskere forvandler kuldioxid til grøn supergas

Hovedingredienserne er vand, strøm fra vindmøller og en stor portion kuldioxid, som vi ellers ville blive nødt til at lukke direkte ud i atmosfæren. Resultatet er en kunstigt fremstillet naturgas med et stort grønt potentiale.

06.07.2018 | Kim Harel

Kuldioxid har i mange år været noget, vi lukker ud i atmosfæren som forurening. Nu skal vi måske til at opfatte drivhusgassen som en værdifuld resurse i vores energiproduktion. Forskere kan nemlig omdanne drivhusgassen til ren og bæredygtig metangas, som efterfølgende kan lagres og distribueres i vores nuværende naturgasnet. (Foto: Colourbox)

Forskere fra Institut for Ingeniørvidenskab på Aarhus Universitet står bag verdens mest omfattende pilotforsøg med højtemperatur-elektrolyse, og teknologien er lovende. Allerede om få år ville den kunne rulles ud i hele Danmark, dække en tiendedel af vores samlede energibehov og samtidig reducere vores udledning af kuldioxid i atmosfæren markant. På billedet ses ph.d.-studerende Christian Dannesboe (Foto: digitaltdrivhus.dk)

Forskere fra Aarhus Universitet har i tæt samarbede med en række danske virksomheder udviklet en teknologi, der gør det muligt at producere en både bæredygtig og potent form for gas, der samtidig er økonomisk rentabel.

De bruger drivhusgassen kuldioxid, vand og el i to separate kemiske processer, som i sidste ende giver energi på gasform.

”Det her er en virkelig lovende teknologi, der ikke bare er CO2-neutral.  I fremstillingsprocessen forbruger vi CO2 og på den måde reducerer vi vores udledning og dermed klimabelastningen,” siger Christian Dannesboe, ph.d.-studerende ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.

LÆS MERE om forskning i bioteknologi og kemiteknologi

Mindsker forurening med drivhusgasser

El henter forskerne fra vindmøllernes konkurrencedygtige produktion af strøm. Den bruger de til at spalte vand til ilt og brint i en såkaldt højtemperatur-elektrolyse. Brint kan de derefter sammen med drivhusgassen CO2 omdanne til ren metangas i en katalytisk proces.

Katalysen producerer en hel del varme, som igen kan bruges til at fordampe vandet inden elektrolysen, og på den måde bidrager de to kemiske processer til en langt højere grad af effektivitet, end man hidtil har set.

”Den el, vi putter ind, får vi ud som gas. Det er særdeles effektivt, og slutproduktet er ren naturgas, som kvalitetsmæssigt er identisk med den gas, vi henter fra Nordsøen eller producerer på biomasse. Forskellen ligger i miljøbelastningsgraden. Vi bruger kuldioxid i fremstillingsprocessen, som ellers ville blive lukket ud i atmosfæren,” siger Christian Dannesboe, ph.d.-studerende ved Institut for Ingeniørvidenskab.

Forskerne får i første omgang dækket behovet for kuldioxid til deres kemiske processer fra den eksisterende biogasproduktion på universitetets store forsøgsanlæg. Almindelig biogas består nemlig af 40-50 procent CO2, som kan genbruges til at fremstille ren gas.

Danmark er et stort batteri
Fordelen ved naturgas er, at den er nem at lagre og transportere, og netop det er et af forskningens helt store perspektiver.  

”Vi har i forvejen en fantastisk infrastruktur for gas i Danmark, og nu har vi mulighed for at mindske forurening og gemme strøm fra vindmøller i en stabil energibærer på samme tid. I princippet kan vi gøre Danmark til et stort batteri, og det er en skala, der virkelig kan rykke noget, når man taler lagring af energi,” siger Christian Dannesboe.

Teknologien er demonstreret på universitetets fuldskala pilotanlæg ved AU-Foulum og kan allerede om få år rulles ud i hele Danmark. Det kræver dog, at alle eksisterende biogasanlæg bliver forsynet med et opgraderingsanlæg, understreger Christian Dannesboe.

”Vi har teknologien klar, og den er effektiv i stor skala. Hvis vi valgte at etablere opgraderingsanlæg til højtemperatur-elektrolyse og katalyse på alle vores anlæg i Danmark, ville vi med det samme kunne dække 10 procent af vores samlede energiforbrug med bæredygtig gas,” siger han.

Renere luft som sidegevinst
Ifølge forskernes beregninger kan vi med den nye metode til naturgasproduktion reducere hver eneste danskers udledning af kuldioxid med cirka et ton hvert eneste år.

Og potentialet for at mindske vores samlede miljøbelastning rækker endnu videre, for i princippet kan vi rense forurenet byluft for kuldioxid og bruge denne direkte i samme kemiske produktion af gas.

”Vi skal vænne os til at se kuldioxid som en værdifuld resurse, som vi slet ikke har råd til at lukke ud i atmosfæren. På lang sigt kan vi forbedre vores luftrensningsteknologier, indfange storbyernes forurening og bruge den til fremstilling af ren metangas,” siger han.  

Forskerne arbejder stadig på at mindske varmetabet på deres anlæg, men budskabet er klart:

”Det her er en ekstremt lovende teknologi. Prismæssigt kommer vi ikke til at konkurrere med bare at tage naturgas op af jorden. Det koster noget el og lidt vand,  men vi får en kæmpe gevinst på CO2-balancen,” siger Christian Dannesboe.

MERE INFORMATION

Projektet hedder El-opgraderet biogas 2 og er støttet af Det energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram under Energistyrelsen.

Forskerne fra Institut for Ingeniørvidenskab på Aarhus Universitet har gennemført verdens mest omfattende pilotforsøg med højtemperatur-elektrolyse (50 kW). Den elektriske effektivitet ved elektrolysen ligger på mellem 96-100 procent, og dette muliggør en samlet virkningsgrad for hele anlægget meget tæt på 80 procent. Det skyldes, at det er lykkedes for dem at skabe synergi mellem metaniseringsprocessen og brintfremstillingen.

Pilotanlægget har været i drift siden slutningen af 2016 og kan producere 10 kubikmeter metangas i timen.

Institut for Ingeniørvidenskab samarbejder med Haldor Topsøe A/S og Xergi A/S i projektet.

KONTAKT

Christian Dannesboe, ph.d.-studerende, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet

Lars Ditlev Mørck Ottosen, lektor, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet

 

 

AU Engineering